非热力杀菌技术PPT课件
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例如：Pothakamury（1995）以鲜奶为处理对象，电 场强度为16kV/cm，200～300s 内60个脉冲，含菌 量可减少104～105个数量级，通过分段的高强度脉冲 电场，可使大肠杆菌数量减少109 数量级。
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207 414 621 828 1035 1242 1449 脉冲数
五、杀菌工艺
❖ 食品非热力杀菌介绍 ❖ 高压脉冲电场（PEF）杀菌 ❖ 超高压（UHP）杀菌技术 ❖ 高压二氧化碳杀菌技术
食品非热力杀菌介绍
➢ 杀菌（sterilization) ——指杀死食品中一切微生物 （包括繁殖体、病原体、非病原体、部分芽孢） 的过程。杀菌后，食品处于商业无菌状态。
➢ 商业无菌（commercial sterilization ）—— 指杀灭 食品中所污染的病原菌、产毒菌，以及正常储存和销 售条件下能生长繁殖、并导致食品变质的腐败菌，从 而保证食品正常的货价寿命。
食品杀菌技术发展现状
杀菌技术
热力杀菌
非热力杀菌
传统热力杀菌
新型热力杀菌
巴氏杀菌 高温杀菌 超高温杀菌 欧姆杀菌 微波杀菌
超高压
PEF
脉冲磁场 紫外照射 二氧化碳 生物防腐
其他
食品非热杀菌的特点
优 点：
➢ 杀菌效果好，能保证食品的安全； ➢ 对食品污染小，易于操作和控制; ➢ 能较好地保持食品固有的成分、质构、色泽。
细胞膜细胞电穿孔模型效应 电磁机制模型 电解产物效应
电崩解模型 粘弹性模型 臭氧效应
电崩解（electric breakdown）理论
细胞膜的崩解过程图
电穿孔（electroporation）理论
细胞膜的穿孔过程图
（三）研究现状及杀菌特点
研究现状
• 20世纪60年代PEF技术杀菌效果引起注意；
非热杀菌应考虑的问题
发展方向：Combining Nonthermal Technologies
单一的非热杀菌技术尚存在一定的欠缺 和不足，为进一步提高杀菌效率及杀菌质量， 把对食品的负面作用降到最低，利用两种或 两种以上的杀菌方式联合使用或与天然杀菌 剂配合使用是今后杀菌技术研究的一个重要 方向。
• 20世纪90年代重新成为研究的焦点； • 美国、德国、荷兰、日本等国已对PEF技术的
基础和应用进行了多年的研究，有些实验已 进入中试阶段。 • 我国在相关领域的研究还很少，中国农业大 学廖小军教授和清华大学对果汁进行了深入 研究。
杀菌优点
处理温度低。可在常温或更低的温度下进行杀菌。
处理时间短。不足1秒钟，通常是几十微秒便可 以完成。
➢ 与传统的热杀菌法相比冷杀菌技术不仅能 保证食品在微生物方面的安全，而且能较好 地保持食品固有的营养成分、质构、色泽和 新鲜度。
超高压（UHP）杀菌
高压脉冲电场（PEF）杀菌
高压脉冲磁场杀菌
非
物理杀菌
脉冲强光杀菌
辐射杀菌
热
紫外线杀菌
杀
超声波杀菌
臭氧杀菌
菌
化学杀菌
高压二氧化碳杀菌
二氧化氯杀菌
生物杀菌
节省能源。不需要加热，不会污染环境。
有效保持食品品质。对产品的色、香、味和营养 成分没有破坏，能保持产品的新鲜度。
（三）在食品工业中的应用
对微生物杀灭效果的研究
• 这些研究中的目标微生物种类也很多，其中，大
肠杆菌和酿酒酵母是研究最多的两种微生物。
• 高压脉冲处理能使微生物存活率小于1 %，细
菌的残存率是电场强度和处理时间的函数。
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大肠杆菌
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207 414 621 828 1035 1242 1449
脉冲数
酿酒酵母
同轴电极对大肠杆 和酿酒酵母杀菌效果
Inactivation of E. coli and S. cerevisiae in co-axial electrodes by PEF ◆：5 kV/cm; □：10 kV/cm; ▲：15 kV/cm; ■：20 kV/cm; ○：25 kV/cm
杀菌
热力杀菌
非热力杀菌
热杀菌（heating sterilization）—— 以热水、火、水蒸气等作为加热源对
食品进行直接或间接加热杀菌的方法。
食品的热杀菌是食品加工与保藏中改善 食品品质、延长食品贮藏期的最重要最常 见的处理方法。
按杀菌温度分
低温杀菌(≤100℃) 高温杀菌(＞100℃)
PEF技术是将食品置于带有两个电极的处 理室中，给予高压电脉冲，形成脉冲电场， 作用于处理室中的食品，从而杀灭微生物和 钝化酶活性，使食品得以长期贮藏的新型杀 菌技术。
杀菌机理
尽管有关PEF对微生物有明显的杀灭效果，但PEF 杀菌机理对微生物杀灭效果机理的仍不清楚。目前相 关的研究报道较多，已提出相关杀菌机理假说：
PEF 对 大 肠 杆 菌 和 酿 酒 酵 母 杀 菌 机 理 探 讨
热
超高温杀菌（＞130℃）
杀
巴氏杀菌（≤ 100℃)
按杀菌程度分
菌
Baidu Nhomakorabea
商业杀菌（＞100℃）
按杀菌压力分
常压杀菌（≤100℃） 加压杀菌（＞100℃）
非热力杀菌（ cooling sterilization) —— 也叫冷杀菌，指不用热能杀死微生物，
不影响食品营养、质构、色泽和风味的新 型杀菌技术。
大肠杆菌
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207 414 621 828 1035 1242 1449 脉冲数
酿酒酵母
平板电极对大肠杆菌和酿酒酵母杀菌效果 Inactivation of E. coli and S. cerevisiae in parallel-plate electrodes by PEF ◆：5 kV/cm; □：10 kV/cm; ▲：15 kV/cm; ■：20 kV/cm; ○：25 kV/cm
欧姆杀菌
欧姆杀菌是一种新型热杀菌的加热 方法，它借通入电流使食品内部产生热 量达到杀菌的目的。
欧姆加热的基本原理
欧姆加热是利用电极，将电流直接导 入食品，由食品本身介电性质产生热量， 以达到直接杀菌的目的。所使用的电流是 50~60Hz的低频交流电。
高压脉冲电场（HighVoltage Pulsed Electric Fields，HVPEF，有时简称为PEF）——
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五、杀菌工艺
❖ 食品非热力杀菌介绍 ❖ 高压脉冲电场（PEF）杀菌 ❖ 超高压（UHP）杀菌技术 ❖ 高压二氧化碳杀菌技术
食品非热力杀菌介绍
➢ 杀菌（sterilization) ——指杀死食品中一切微生物 （包括繁殖体、病原体、非病原体、部分芽孢） 的过程。杀菌后，食品处于商业无菌状态。
➢ 商业无菌（commercial sterilization ）—— 指杀灭 食品中所污染的病原菌、产毒菌，以及正常储存和销 售条件下能生长繁殖、并导致食品变质的腐败菌，从 而保证食品正常的货价寿命。
食品杀菌技术发展现状
杀菌技术
热力杀菌
非热力杀菌
传统热力杀菌
新型热力杀菌
巴氏杀菌 高温杀菌 超高温杀菌 欧姆杀菌 微波杀菌
超高压
PEF
脉冲磁场 紫外照射 二氧化碳 生物防腐
其他
食品非热杀菌的特点
优 点：
➢ 杀菌效果好，能保证食品的安全； ➢ 对食品污染小，易于操作和控制; ➢ 能较好地保持食品固有的成分、质构、色泽。
细胞膜细胞电穿孔模型效应 电磁机制模型 电解产物效应
电崩解模型 粘弹性模型 臭氧效应
电崩解（electric breakdown）理论
细胞膜的崩解过程图
电穿孔（electroporation）理论
细胞膜的穿孔过程图
（三）研究现状及杀菌特点
研究现状
• 20世纪60年代PEF技术杀菌效果引起注意；
非热杀菌应考虑的问题
发展方向：Combining Nonthermal Technologies
单一的非热杀菌技术尚存在一定的欠缺 和不足，为进一步提高杀菌效率及杀菌质量， 把对食品的负面作用降到最低，利用两种或 两种以上的杀菌方式联合使用或与天然杀菌 剂配合使用是今后杀菌技术研究的一个重要 方向。
• 20世纪90年代重新成为研究的焦点； • 美国、德国、荷兰、日本等国已对PEF技术的
基础和应用进行了多年的研究，有些实验已 进入中试阶段。 • 我国在相关领域的研究还很少，中国农业大 学廖小军教授和清华大学对果汁进行了深入 研究。
杀菌优点
处理温度低。可在常温或更低的温度下进行杀菌。
处理时间短。不足1秒钟，通常是几十微秒便可 以完成。
➢ 与传统的热杀菌法相比冷杀菌技术不仅能 保证食品在微生物方面的安全，而且能较好 地保持食品固有的营养成分、质构、色泽和 新鲜度。
超高压（UHP）杀菌
高压脉冲电场（PEF）杀菌
高压脉冲磁场杀菌
非
物理杀菌
脉冲强光杀菌
辐射杀菌
热
紫外线杀菌
杀
超声波杀菌
臭氧杀菌
菌
化学杀菌
高压二氧化碳杀菌
二氧化氯杀菌
生物杀菌
节省能源。不需要加热，不会污染环境。
有效保持食品品质。对产品的色、香、味和营养 成分没有破坏，能保持产品的新鲜度。
（三）在食品工业中的应用
对微生物杀灭效果的研究
• 这些研究中的目标微生物种类也很多，其中，大
肠杆菌和酿酒酵母是研究最多的两种微生物。
• 高压脉冲处理能使微生物存活率小于1 %，细
菌的残存率是电场强度和处理时间的函数。
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大肠杆菌
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脉冲数
酿酒酵母
同轴电极对大肠杆 和酿酒酵母杀菌效果
Inactivation of E. coli and S. cerevisiae in co-axial electrodes by PEF ◆：5 kV/cm; □：10 kV/cm; ▲：15 kV/cm; ■：20 kV/cm; ○：25 kV/cm
杀菌
热力杀菌
非热力杀菌
热杀菌（heating sterilization）—— 以热水、火、水蒸气等作为加热源对
食品进行直接或间接加热杀菌的方法。
食品的热杀菌是食品加工与保藏中改善 食品品质、延长食品贮藏期的最重要最常 见的处理方法。
按杀菌温度分
低温杀菌(≤100℃) 高温杀菌(＞100℃)
PEF技术是将食品置于带有两个电极的处 理室中，给予高压电脉冲，形成脉冲电场， 作用于处理室中的食品，从而杀灭微生物和 钝化酶活性，使食品得以长期贮藏的新型杀 菌技术。
杀菌机理
尽管有关PEF对微生物有明显的杀灭效果，但PEF 杀菌机理对微生物杀灭效果机理的仍不清楚。目前相 关的研究报道较多，已提出相关杀菌机理假说：
PEF 对 大 肠 杆 菌 和 酿 酒 酵 母 杀 菌 机 理 探 讨
热
超高温杀菌（＞130℃）
杀
巴氏杀菌（≤ 100℃)
按杀菌程度分
菌
Baidu Nhomakorabea
商业杀菌（＞100℃）
按杀菌压力分
常压杀菌（≤100℃） 加压杀菌（＞100℃）
非热力杀菌（ cooling sterilization) —— 也叫冷杀菌，指不用热能杀死微生物，
不影响食品营养、质构、色泽和风味的新 型杀菌技术。
大肠杆菌
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207 414 621 828 1035 1242 1449 脉冲数
酿酒酵母
平板电极对大肠杆菌和酿酒酵母杀菌效果 Inactivation of E. coli and S. cerevisiae in parallel-plate electrodes by PEF ◆：5 kV/cm; □：10 kV/cm; ▲：15 kV/cm; ■：20 kV/cm; ○：25 kV/cm
欧姆杀菌
欧姆杀菌是一种新型热杀菌的加热 方法，它借通入电流使食品内部产生热 量达到杀菌的目的。
欧姆加热的基本原理
欧姆加热是利用电极，将电流直接导 入食品，由食品本身介电性质产生热量， 以达到直接杀菌的目的。所使用的电流是 50~60Hz的低频交流电。
高压脉冲电场（HighVoltage Pulsed Electric Fields，HVPEF，有时简称为PEF）——